Design and Evaluation of a Scaled Autonomous Mobile Rainwater Harvesting System with Automatic Orientation for Rural Communities

Abstract:

Las comunidades rurales enfrentan acceso limitado al agua gestionada de manera segura, un problema agravado por las lluvias impulsadas por el viento y la variabilidad climática. Este estudio presenta, a escala de prototipo, un sistema móvil autónomo de recolección de lluvia cuyo embudo se reorienta automáticamente hacia la dirección predominante de la precipitación, superando la ineficiencia de los colectores estáticos. El dispositivo combina un embudo de acero galvanizado montado en un poste de acero con un servomotor controlado por Arduino, un anemómetro, un inclinómetro y un pluviómetro de cangilones basculantes, todos alimentados por un módulo fotovoltaico; un bajante de PVC canaliza el agua a un tanque de HDPE de 250 L. Las pruebas de campo en San Francisco de Asís, Ancalahuata, distrito de Chilca, Huancayo, Perú, compararon el prototipo con un colector estático de igual área proyectada. La unidad móvil capturó entre un 40 % y un 81 % más de agua; una prueba de Kolmogorov-Smirnov confirmó la normalidad y una prueba t independiente arrojó p < 0,01, lo que indica una mejora significativa. El tiempo promedio de reorientación para fijar la dirección dominante fue de 3,7 s, y la eficiencia se mantuvo bajo ráfagas de 22 km h⁻¹. Las encuestas (n = 12) mostraron un 92 % de intuición percibida y un 100 % de aceptación. Los resultados demuestran que una arquitectura móvil, autoalimentada y autoorientable para la captación de agua de lluvia puede aumentar significativamente la disponibilidad de agua en zonas rurales, manteniendo la simplicidad estructural y la aceptación social. En el futuro, se ampliará el diseño, se optimizará la lógica de control para condiciones extremas y se realizarán evaluaciones del ciclo de vida para facilitar su implementación en regiones con escasez de agua.

• Periodical: Advances in Science and Technology (Volume 173)
• Pages: 163-169
• DOI: https://doi.org/10.4028/p-DND7qx
• Online since: February 2026
• Authors: Lady Shirley Condor Peña*, Diana Araceli Colca Chipana, Shura Nancy Casavilca Vergaray, Almendra Marcia Fonseca Daviran
• Keywords: Adaptive Design, Arduino-Based Control, Autonomous System, Climate Variability, Mobile Architecture, Rainwater Harvesting, Rural Communities, Sustainable Architecture, Water Justice

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